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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Université Akli Mohand Oulhadj

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Université Akli Mohand Oulhadj - Bouira – Faculté des sciences et sciences appliquées Département de génie électrique Mémoire de fin d’études en vue de L’obtention du diplôme : MASTER Domaine : Science et Technologie Spécialité : Systèmes des Télécommunications Réaliser par : Encadré par :  Bouchouka Nourdine Dr.Boucenna Mohamed Lamine  Bousbaine Smail Etude de la diversité d’espace et de fréquence dans les transmissions sans fils Thème 2017/2018 Remerciement Tout d’abord, nous remercions le Dieu, notre créateur de nos avoirs donné la force, la volonté et le courage afin d’accomplir ce travail modeste. Nous adressons le grand remerciement à notre encadreur qui a proposé le thème de ce mémoire, pour ses conseils et ses dirigés du début à la fin de ce travail. Nous tenons également à remercier messieurs les membres de jury pour l’honneur qu’ils nos ont fait en acceptant de siéger à notre soutenance. Nous vous remercions pour l’intérêt que vous avez porté à ce travail et pour vos précieux conseils et remarques. Nous remercions également Monsieur Mouhoub Moussa pour son aide. Finalement, nous tenons à exprimer notre profonde gratitude à nos familles qui nous ont toujours soutenu et à tout ce qui participe de réaliser ce mémoire. Ainsi que l’ensemble des enseignants qui ont contribué à notre formation. Dédicaces Ce travail modeste est dédié : à ma chère mère ; à mon cher père ; à tous mes proches de la famille Bouchouka, et plus particulièrement, mes sœurs et mes frères tout à son nom ; A tous mes chers amis et mes collègues de l’Université de Bouira ; Et à tout ce qui ont enseigné moi au long de ma vie scolaire. Nourdine Dédicaces Dédicaces Ce travail modeste est dédié : à ma chère mère ; à mon cher père ; à tous mes proches de la famille Bousbaine, et plus particulièrement, mes sœurs et mes frères tout à son nom ; A tous mes chers amis et mes collègues de l’Université de Bouira ; Et à tout ce qui ont enseigné moi au long de ma vie scolaire. Smail Résumé : Les transmissions sans fil des données sont sujettes à des dégradations ou des perturbations de la qualité de l’information émise. La technique de la diversité est parmi les solutions proposées pour améliorer la qualité de la transmission et limiter la perturbation de signal et assurer une qualité acceptable de la liaison. La diversité se figure en plusieurs architectures et formes, nous citons en particulier la diversité de fréquence et la diversité d’espace qui sont très utilisées dans la pratique grâce à leur efficacité dans les liaisons en faisceau hertzienne. Dans notre mémoire nous avons étudié les différentes caractéristiques des systèmes de transmission en diversité avec une étude comparative entre les différentes architectures en termes de capacité et gain de transmission. : ملخص تتعرض االرساال ت الساسكية لكيةااا ت إ عاقا ت او اضطرابا ت في جودة المعكوما ت المرسك . وجد الياحثون حكوال ما يسمى التنوع لتحسةن جودة االرسال و الحد من ااقطاع االشارة و ضمان جودة مقيول لكرابط . ومن بةن هذه التنوعا ت اجد تن وع الترددا ت و التنوع الميااي الذ ي يتم استخدامه عكى اطاق واسع في السنوا ت االخةرة بفضل اليفاءة العالة لهذه التقنة و مساهمتها في حكول تداخل الوصك الراديوي. لقد قمنا في مذكرتنا ب تعريف الخصائص المختكف ألاظم اقل التنوع . وقد أجرينا دراس مقارا بةن القدرا ت المختكف لهذه األاظم. Abstract : Wireless data transmissions suffer from signal deterioration and disturbances which weaken the transmission quality. For that many solutions are presented literature to improve the transmission quality and to avoid signal deterioration. The diversity is one of these solutions based on different system architectures especially frequency and space diversity. Our study is concentrated on some characteristics of diversity like capacity and transmitter gain, when we present a comparative study between different diversity systems. Sommaire Introduction générale ........................................................................................................... 1 Chapitre I : Les phénomènes de propagation hertzienne I.1 Introduction ..................................................................................................................... 3 I.2 Faisceau Hertziens .......................................................................................................... 3 I.2.1 Liaison Hertzienne ............................................................................................................................ 3 I.2.2 Caractéristiques des liaisons FH ....................................................................................................... 3 I.2.3 Les canaux de transmission .............................................................................................................. 4 I.3 Phénomènes de propagation Hertzienne ......................................................................... 5 I.3.1 Propagation ionosphérique (réflexion) ............................................................................................. 5 I.3.1.1 Exemple de propagation ionosphérique ..................................................................................... 5 I.3.1.2 Avantages et Inconvénients de la propagation ionosphérique ................................................... 5 I.3.2 La propagation par diffraction troposphérique ................................................................................. 6 I.4 La Diversité ..................................................................................................................... 7 I.4.1 Principe de la diversité ..................................................................................................................... 8 I.4.2 Types de diversités ........................................................................................................................... 8 I.4.2.1 Diversité spatiale ......................................................................................................................... 8 I.4.2.2 Diversité de polarisation ............................................................................................................. 9 I.4.2.3 Diversité angulaire ...................................................................................................................... 9 I.4.2.4 Diversité fréquentielle ................................................................................................................. 9 I.4.2.5 Diversité de parcours ................................................................................................................ 10 I.4.2.6 Diversité temporelle .................................................................................................................. 10 I.4.2.7 Diversité spatio-temporelle ....................................................................................................... 10 I.4.2.8 Diversité transformée ................................................................................................................ 10 I.4.3 Type de combinaisons de diversité ................................................................................................ 11 I.4.3.1 Combinaison par sélection ........................................................................................................ 11 I.4.3.2 Combinaison par rapport maximal ............................................................................................ 11 I.4.3.3 Combinaison par gain égal ........................................................................................................ 12 I.5 Performance de la transmission en diversité ................................................................. 12 I.5.1 Efficacité totale ............................................................................................................................... 12 I.5.2 Gain Effectif Moyen (MEG) .......................................................................................................... 13 I.5.3 Gain de Diversité (DG) et Gain de Diversité du système (DSG) ................................................... 14 I.6 Conclusion ...................................................................................................................... 14 Sommaire Chapitre II: Les antennes MIMO II.1 Introduction ................................................................................................................... 16 II.2 Les techniques MIMO .................................................................................................. 16 II.3 Les principes du MIMO ................................................................................................ 16 II.4 Architecture des MIMO ................................................................................................ 17 II.5 Les caractéristiques des MIMO ................................................................................... 18 II.6 Étude de la capâcité d’un canal en diversité ................................................................. 19 II.6.1 Capacité du canal SISO ................................................................................................................ 19 II.6.2 Capacité du canal SIMO............................................................................................................... 20 II.6.3 Capacité du canal MIMO ............................................................................................................. 21 II.7 Exemples pratiques des diversités dans les liaisons FH .............................................. 22 II.7.1 Diversité d’espace ........................................................................................................................ 22 II.7.2 Diversité de polarisation ............................................................................................................... 22 II.7.2.1 Configuration du lien ........................................................................................................... 23 II.7.2.2 Test de la diversité ................................................................................................................. 25 II.7.2.3 Résultats ................................................................................................................................ 26 II.7.2.4 Résultats et discussions ......................................................................................................... 27 II.8 conclusion .................................................................................................................... 27 Chapitre III : Résultats et discussions III.1 Introduction ................................................................................................................. 29 III.2 Etude et discussion ..................................................................................................... 29 III.3 Gain en diversité ......................................................................................................... 33 III.4 Conclusion .................................................................................................................. 34 Conclusion générale ............................................................................................................ 35 Liste des Figures Figure I.1 : la propagation dans l'environnement terrestre ........................................................................... 5 Figure I.2 : Liaison par diffusion troposphérique .................................................................................... ….6 Figure I.3 : Principe de la diversité à la réception ....................................................................................... 8 Figure I.4 : Principe diversité d’espace ........................................................................................................ 9 Figure I.5 : Principe diversité de fréquence ................................................................................................ 10 Figure I.6 : Schéma général du processus de combinaison ........................................................................ 11 Figure I.7 : Combinaison par gain égal.... .................................................................................................. 12 Figure II.1 : Système MIMO. ..................................................................................................................... 17 Figure II.2 : Architecture de base des SISO, MISO, SIMO et MIMO. ...................................................... 18 Figure II.3 : Système SISO ........................................................................................................................ 19 Figure II.4 : Système SIMO. ...................................................................................................................... 20 Figure II.5 : Système MIMO. ..................................................................................................................... 21 Figure II.6 : Deux antennes installées sur chaque pylone pour établir une liaison FH en diversité d’espace entre deux sites GSM ................................................................................................................................... 22 Figure II.7 : Deux antennes installées en diversité de polarisation ............................................................ 23 Figure II.8 : Lien en polarisation verticale (V) .......................................................................................... 23 Figure II.9 : Configuration du lien (Polarisation V) ................................................................................... 24 Figure II.10 : Lien en polarisation horizontale (H) .................................................................................... 24 Figure II.11 : Configuration du lien (Polarisation H) ................................................................................. 25 Figure II.12 : TX (NE, V): Off et RX (FE, V) ........................................................................................... 25 Figure II.13 : TX (NE, V): Off et lien H .................................................................................................... 26 Figure II.14 : NE,H: Off, RX FE H ............................................................................................................ 26 Figure II.15 : TX NE,H : Off et RX FE,V ................................................................................................ 27 Figure III.1 : Capacité de canal SISO ........................................................................................................ 30 Figure III.2 : Capacité de canal SIMO ...................................................................................................... 30 Figure III.3 : Capacité de canal MIMO ...................................................................................................... 31 Figure III.4 : Capacité de système MIMO en fonction du nombre d’antennes (NT=NR) ......................... 32 Figure III.5 : Comparison entre les capacité SIMO, SISO et MIMO ........................................................ 32 Figure III.6 : Gain en diversité .................................................................................................................. 34 Introduction Générale 1 Depuis l’établissement de la première liaison sans fil au cours du dix-huitième siècle, le monde de la télécommunication ne cesse plus de se développé en offrant à l’humanité des moyens de communications plus adéquates et plus rapides. En effet ces développements sont faits pour améliorer la qualité de la transmission et limiter les différentes perturbations du signal. En réalité, l’environnement externe avec toutes ses conditions difficiles peut nuire à la transmission et engendre par conséquence plusieurs phénomènes perturbateurs du signal transmis. L’évanouissement, l’interférence, la déconnexion, la réflexion multiple et d’autres phénomènes perturbent énormément le signal est affect la qualité de la liaison. Pour cela, diverses solutions sont présentées au cours du temps par les chercheurs pour améliorer la transmission et limiter au maximum l’effet des différentes perturbations. La diversité est une technique employée au niveau des systèmes d’émission et de réception dont l’objectif d’assurer la transmission avec une qualité plus acceptable. Cette technique se base sur un contrôle étudié de quelques paramètres des systèmes d’émission et de réception comme la fréquence, l’espace, la polarisation et d’autres. Dans notre mémoire nous allons commencer dans le premier chapitre par introduire cette technique où nous exposons leurs différents types avec les caractéristiques de chacun. Dans le uploads/Litterature/ etude-de-la-diversite-d-x27-espace-et-de-frequence-dans-les-transmissions-sans-fils.pdf